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Ondes
progressives.
On lance un caillou dans un étang. On observe des rides à la surface de
l'eau qui divergent à partir du point de contact du caillou.
A) Il s'agit d'une onde mécanique. ( vrai ) .
B) Il s'agit d'une onde
unidimensionnelle.
( faux ).
L'onde se propage dans
deux dimensions à la surface de l'eau.
C) Il s'agit d'une onde mécanique
progressive périodique.
(
vrai ).
On observe des rides à la surface de l'eau
; la période spatiale est la distance séparant deux crêtes consécutives.
D) Sa
célérité est dépendante de l'amplitude de l'onde, donc de la taille du
caillou.
( faux ).
E) Aucune des propositions ci-dessus. ( faux)
Onde sonore.
Une onde sonore :
A) se propage dans toutes les directions offertes. ( vrai
).
B) est une onde
transversale. ( faux ).
C) est une onde
progressive. ( vrai
).
D) Peut être entendue avant son émission par la source. ( faux ).
E) Aucune des propositions
ci-dessus. ( faux).
Une
onde sonore est émise à 15 m au dessus de la surface de la mer. Au bout
de combien de temps ( ms ) sera-t-elle détectée à 30 m de profondeur ?
On ne tiendra pas compte des phénomènes de réflexion. vair =
340 m/s ; veau = 1500 m/s. (132,4 ; 64,2 ; 44,2 ; 30,1 ;
autres ).
15 / 340 + 30 / 1500
=0,0641 s = 64,1
ms.
Un signal sonore est émis en un point O à l'instant t0,
pendant une durée t = 0,5 s.
Un observateur situé en M commence à percevoir le signal sonore en t1
= 2 s. vair = 340 m/s.
( OM=170 m ; OM = 680 m ; l
= 340 m ; l = 170 m ; aucune
proposition ci-dessus ).
OM = vair
t1 = 340*2 = 680 m.
l = vair T avec T période, inconnue ici.
Milieu dispersif.
A) Un milieu dispersif
est un milieu dans lequel la célérité d'une onde sinusoïdale dépend de
sa fréquence. ( vrai ).
B) L'eau de mer est un milieu dispersif.
L'eau de mer n'est pas un
milieu dispersif pour les ondes sonores ; l'eau de mer est un milieu
dispersif pour la houle et
pour la lumière blanche.
C) Si l'eau de mer est un
milieu dispersif, la célérité v ne dépend pas de la longueur d'onde. ( faux
).
D) L'eau de mer n'est pas un milieu dispersif. ( vrai ).
E) Aucune des propositions
ci-dessus. ( faux).
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Propagation de la houle.
La hauteur des vagues ( crête à creux ) peut atteindre 30 m en mer du
Nord, notamment quand elles sont générées par un vent fort ( 30 m/s )
soufflant pendant plus de six heures ; leur période est alors de 15 s
pour une longueur d'onde de 350 m. La longueur d'onde est
proportionnelle au carré de la période.
Pour cette houle :
A) L'amplitude est égale à 30 m. ( faux ).
Amplitude = 30 / 2 = 15 m.
B) La fréquence est égale à 67 mHz. ( vrai ).
f = 1 / T = 1 / 15 =0,067 Hz =
67 mHz .
C) La fréquence est égale à 4 mHz. (faux).
D)
La célérité est de 23 km/s. ( faux).
v = l f = 350 *0,067 = 23,33 ~ 23 m/s.
E) Aucune des
propositions ci-dessus. ( faux ).
Si la période de cette
houle est de 20 s, la longueur d'onde est de : ( 62 km ; 6,2 km ; 0,62
km ; 62 m ; autres ).
La longueur d'onde est
proportionnele au carré de la période : l = k T2 ; l' = kT ' 2 avec k une
constante.
l' = l T ' 2
/ T2= 350
*(20/15)2=620 m= 0,62 km.
L'onde transversale annonciatrice d'un tsunami se propage à la surface
de l'eau à la vitesse d'un avion de ligne soit v = 800 km / h. La
longueur d'onde dans ces conditions serait de l'ordre ( en km ) :
( 1,5 ; 3 ; 15 ; 30 ; autres ).
On ne peut pas connaître la
longueur d'onde, si seule la célérité est connue, la période allant de quelques minutes à
plusieurs heures.
A) Le
diamètre d'une tache de diffraction diminue quand la longueur d'onde de
la radiation augmente.
( faux ).
L= 2 l D / a ( D distance
fente-écran ; a : largeur de la fente ; L dimension de la tache
centrale de diffraction ).
B) Les ondes électromagnétiques ne peuvent pas se
propager dans le vide. ( faux ).
C) Les ondes sonores
sont des ondes électromagnétiques.
( faux ).
D) Les rayons UV se
propagent plus vite que la lumière visible dans le vide.
( faux
).
E) Aucune des
propositions ci-dessus. ( vrai
).
Le
spectre électromagnétique :
A) Les rayons
infrarouges ont des longueurs d'onde inférieures à 400 nm.
( faux ).
...supérieures à 800 nm.
B) Les ondes radio ont les fréquences les plus
élevées. ( faux ).
Les rayons gamma ont les
fréquences les plus élevées.
C) Les rayons X ont des longueurs d'ondes supérieures à celles des
micro-ondes. ( faux
).
D) Les rayons
infrarouges ont des fréquences supérieures à 3,7 1014 Hz. (
faux).
Valeur de la plus grande
fréquence des I.R : f = c / l =3
108 / (800 10-9) =3,7 1014
Hz .
E) Aucune des
propositions ci-dessus. ( vrai
).
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La
lumière :
A) Se comporte comme une onde électromagnétique ( vrai ).
B) a une vitesse de propagation dans le vide
de 3 106 m/s. ( faux ).
3 108 m/s.
C) Une lumière qui peut être décomposée en plusieurs longueurs d'onde
est dite polychromatique. ( vrai ).
D) Une sensation
colorée unique est due à une longueur d'onde unique. (vrai
)
Il vaudrait mieux
remplacer le mot longueur d'onde par le mot fréquence.
E) Aucune proposition exacte. (faux).
Le spectre de la lumière blanche :
A) est composé de 7 raies. ( faux ).
Spectre continu d'émission.
B) correspond aux 7 radiations monochromatiques qui le constitue.
( faux ).
C) est discontinu. ( faux ).
D) Les longueurs d'onde des ondes lumineuses visibles sont comprises
entre 400 nm et 800 nm environ. ( vrai
).
Il faudrait ajouter "
dans le vide".
E) Aucune proposition exacte. (faux).
Lorsqu'une
radiation lumineuse passe du vide dans un milieu transparent, il y a
modification de :
A) sa couleur. ( faux ).
La couleur est liée à la
fréquence de l'onde, grandeur constante quel que soit le milieu.
B) sa fréquence. ( faux ).
C) sa longueur d'onde. ( vrai
).
D) sa célérité. ( vrai
).
E) Aucune
proposition exacte. (faux).
Un faisceau
laser a une longueur d'onde dans le vide l0 = 638 nm. Il
traverse un prisme d'indice n = 1,58.
Lorsque le faisceau se propage dans l'air :
A) la fréquence est de 1,9 1014 Hz. ( faux ).
f = c / l = 3 108 / (638 10-9)
=4,7 1014 Hz .
B) la fréquence est de 4,7 1014 Hz. ( vrai ).
C) la période est T = 5,2 10-14 s. ( faux ).
T = 1 / f = 1 / (4,7 1014)
=2,1 10-15 s.
D) la période est T = 2,1 10-15 s. ( vrai
).
E) Aucune
proposition exacte. (faux).
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Lorsque
le faisceau se propage dans le verre :
A) la fréquence est de 3 1014 Hz. ( faux ).
La fréquence, donc la période,
sont constantes quel que soit le milieu.
B) la longueur d'onde est de 638 nm. ( faux ).
La longueur d'onde dépend du
milieu.
C) la période est T = 3 10-13 s. ( faux ).
T = 1 / f = 1 / (4,7 1014)
=2,1 10-15 s.
D) la célérité est 1,9 108 m/s. ( vrai
).
c / n = 3 108 /
1,58 = 1,9 108 m/s.
E) Aucune proposition
exacte. (faux).
Une onde lumineuse se propage à 200 000 km/s dans un milieu
transparent. L'indice de ce milieu est : ( 2 ; 2 / 3 ; 1,5 ; 1 ; autre
).
n= 3 108 / 2 108)
=1,5.
Si q est la demi-largeur
angulaire d'un faisceau diffracté par une fente de largeur a, l la longueur d'onde de la lumière
et d la longueur de la tache centrale de diffraction, alors : :
A) l = q / a. ( faux ). B) q = l / a. ( vrai ). C) a = q / l. ( faux ). D) l = q / d. ( faux ).
E) Aucune proposition
exacte. (faux).
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